10.3 使用阶段监测

10.3.1 使用阶段结构监测宜采用无损监测方式，从正在使用的结构中实时获取并处理数据，评估结构的工作状态和性能，识别可能发生的损伤和结构性能退化，对结构性能的变化趋势进行预测，并为采取针对性措施提供指导。对使用阶段受力复杂或所处环境特殊的结构，可通过结构监测验证分析模型和设计理论，为结构维护和其他类似工程的设计提供依据。

10.3.2 对新型、复杂、设计使用年限较长、使用环境特殊的重要结构，为保证其使用的可靠性，可进行使用阶段的结构监测。使用阶段结构监测根据结构重要性可分为实时的在线监测和适时的定期监测。

10.3.3 使用阶段结构监测结果应能评估结构的主要力学性能，并预测其变化趋势。监测内容应根据监测目的和结构特点、使用功能、环境条件，从下列项目中选择相关的内容：

1 环境条件：包括结构所处环境的温度、湿度、气压、风力、风向等参数；

2 结构的整体性能：包括特定环境和使用条件下，结构材料特性、整体静力状态和动力特性的变化情况，也包括结构在强风、强地面运动下的非线性特性等；

3 结构关键部位的局部性能：包括结构边界和连接条件，构件、节点及连接部分的疲劳问题，构件的应力状态、损伤、变形以及预应力损失等；

4 材料性能劣化：包括混凝土的碳化、疏松、粉化、破碎等损伤以及钢筋锈蚀等。

10.3.4 使用阶段监测应根据环境条件和监测期的要求选用技术成熟、性能稳定、耐久性能好、易于维护的仪器仪表。传感器及数据采集传输系统的精度、量程等应符合测试的要求。使用阶段监测的数据通信与传输系统在确保可靠的前提下，可根据实际情况选择有线网络或无线传输。

10.3.5 对进行使用阶段监测的结构，宜在施工阶段即进行相应参数的监测，并与使用阶段的监测相互衔接，使监测信息具有连续性、完整性和可靠性。

10.3.6 结构材料性能劣化的监测可根据需要选择下列方法：

1 观察法：直接观察构件表面混凝土的外观状态，根据裂缝、疏松、粉化、破碎以及顺筋开裂、褐色锈渍等现象加以判断；必要时可用水润法判断微小裂缝；

2 剔凿法：对怀疑有缺陷的部位，可将混凝土剔凿到一定深度，观察其内部的裂缝、破损情况，或钢筋表面的锈蚀程度，也可用钻芯法作更深的取样和观察；

3 碳化深度测定：配合剔凿，利用酚酞试液测定混凝土的碳化深度。

10.3.7 在编制使用阶段监测方案时，应分析结构可能出现的异常行为，明确监控参数的正常范围和预警值。使用阶段监测应根据当前监测结果并参考结构长期监测的数据，判断结构的实时工作状态和安全性，并预测结构性能的变化趋势。

条文说明

10.3.1 对使用阶段结构进行监测的目的，在于评估结构在长期使用过程中不断变化的工作状态。与设计阶段的考虑不同，监测结构并对其进行安全性评估并非只考虑时间的影响，而是基于结构在使用阶段的实际承载受力状态。因此，使用阶段的监测更加客观，更能保障结构的耐久性及整个生命周期运行成本的合理配置。使用阶段监测和评估的结果，是对结构进行维修、加固或拆除等决策的依据。

虽然绝大多数结构使用阶段的监测都是从监控与评估出发的，但由于这些结构的力学和结构特点以及所处的特定环境，在设计阶段往往难以完全掌握和预测其材料特性和力学行为，分析时只能以很多假定条件为前提。因此，通过监测所获得的实际结构的动—静力行为，还可以用来验证理论模型和计算假定。另外，监测实际结构还可以作为研究类似结构的“现场实验室”，通过监测探索和研究未知领域。

10.3.2 由于使用阶段监测技术难度大、监测成本高，目前主要应用在核安全壳、大型的桥梁、大跨空间结构、超高层建筑、重要的公共建筑等结构中。这些受监测的结构，其力学性能、结构特点以及所处的特定环境，在设计阶段往往难以完全掌握和预测。因此，通过对结构进行监测，可以验证结构分析模型、计算假定和设计方法的合理性，为以后的设计和建造提供依据，进而使结构设计方法与相应的标准、规范得以改进。

监测应以简单、实用、性能可靠为原则。使用阶段的监测可以采用实时在线监测或适时的定期监测；也可将实时监测、定期监测与人工检测相结合，获得更加全面的测试指标和结构状态的信息。

10.3.3 针对不同的环境条件、使用功能和结构特点，使用阶段监测应该因地制宜，有针对性地对监测项目进行取舍，并区分主要和一般监测项目，以便突出重点，以较低的监测成本达到预期目的。

10.3.4 使用阶段的结构监测由于周期往往很长，选择仪器仪表时，应特别关注其稳定性、可靠性、耐久性及具有方便维护的性能。各个传感子系统宜采用独立模块设计，单个传感器或数据采集单元维护或更换时，应不至于影响整个系统的运行。

10.3.5 使用阶段的结构监测数据传输系统一般由三级网络系统构成，分别是工作站与服务器之间的一级传输网络、工作站与工作站之间的二级传输网络、传感器与工作站之间的三级传输网络。由于传输线路仅需要布设一次，实际工程的各级传输网络均较多地采用有线传输的方式，在条件受限等情况下，一级和二级传输网络也可采用无线传输方式。

使用阶段量测到的应变、变形等指标均为相对量。从施工阶段即开始监测有助于更加全面地掌握结构的性能参数。

10.3.6 对使用寿命较长或环境条件恶劣的混凝土结构，材料性能劣化状态的监测是结构使用阶段监测的重要内容，主要包括混凝土的碳化深度、结构混凝土的开裂及破损、钢筋的锈蚀等。由于测试手段的局限性，一般需要采取人工观察及辅助检测的方法。更深入的耐久性监测应按照有关标准及专门的规定进行。

10.3.7 使用阶段结构监测系统应存储各种历史监测数据，与当前监测的结果进行对比、分析，并对结构的安全性、适用性和耐久性给出定性或定量的评价，为结构维护、维修提供依据。

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